(57)【要約】【課題】穴明けユニットの動作範囲を小さくして当該穴明けユニットの穿孔位置精度の低下を防止する一方、穴明けユニットを移動可能にして効率の良い穿孔加工を可能にする。【解決手段】複数のワーク２ａ，２ｂをそれぞれ固定するテーブル３ａ，３ｂに沿ってガイドレール４を設け、このガイドレール４上を、ドリルモータユニット６を装着した多関節ロボット７を移動させるとともに所定位置に留めて、ワーク２ａ，２ｂに対しドリルモータユニット６による穿孔加工を行う。このような穿孔加工に際しては、多関節ロボット７の動作範囲、即ち、ドリルモータユニット６による穿孔加工を行う範囲を、狭い範囲に限るようにしているので、ドリルモータユニット６の穿孔位置精度の低下を防止できる。【選択図】図１
2005177957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークが固定されるテーブルに沿って一対のガイドレールを取り付け、該ガイドレール上を移動する走行装置を設け、該走行装置にドリルモータユニットが取り付けられた多関節ロボットを取り付け、該多関節ロボットを移動させるとともに所定位置に留めて穿孔作業を行わせ、前記多関節ロボットの穿孔動作範囲を狭い範囲に限るようにしたことを特徴とする自動穿孔装置。
【請求項２】
ドリルが取り付けられたドリルモータユニットを、前記ドリルを案内するノーズピースが取り付けられたガイドユニット内に収納可能なように取り付けてなる自動穿孔装置であって、前記ドリルによる穿孔加工後に当該ドリルを前記ガイドユニット内に収納した後、前記ノーズピースから前記ドリルを所定量突出させて前記ドリルの有無を検知するセンサを前記ガイドユニットの外側部に設けてなることを特徴とする自動穿孔装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多関節ロボットにドリルモータユニットを取り付けて、効率よく円滑に穿孔加工をするための自動穿孔装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、効率よく穿孔加工をするための自動穿孔装置は種々ある。例えば、例えば特許文献１に開示の装置は、多関節ロボットのロボットヘッドに設けたスライドテーブルに組込まれかつシーケンサプログラムによってロボットヘッドのセンタにスライド移動可能な穴明けユニット及びファスナ装置ユニットを具備してなるものであり、ワーク（被加工物）に対する穿孔加工は、装置自体は所定位置で固定されているためにアームに取り付けられた穴明けユニットを当該アームで移動させて行われる。しかし、このような装置においては、穴明けユニットの位置精度（ワークの穿孔位置精度）の低下を招くためにアームの長さを長くすることができず、しかも、装置自体が所定位置で固定されているために、当該穴明けユニットで穿孔加工が可能な範囲（当該穴明けユニットの動作範囲）は限られたものとなり、かかる動作範囲外のワークに対する穿孔加工ができず効率のよい穿孔加工を困難にしている。
また、特許文献２や特許文献３に開示の装置は、ワークを固定する機能を有する工具ホルダ、所謂プリロード型工具ホルダを用いて円滑に穿孔加工が行えるようにしてたもので、このうちの特許文献２の装置は、ドリルアダプタが、ドリリングヘッドにドリルユニットを取囲むように、且つ、弾性・中空チューブを介してワークに当接可能なように取り付けられ、かかるチューブには、その内部に液体が充填されるもので、曲率の小さい曲面に対しても均一なプリロードを加えることができ、円滑な穿孔加工を可能にするものである。また、特許文献３の装置は、筒状押圧部がカバー部に上下方向に移動可能に、且つ、下方にコイルバネによって付勢して取り付けられ、かかる筒状押圧部が、当該筒状押圧部に取り付けられた保護材を介して被加工物に当接可能に設けられる一方、カバー部には、筒状押圧部内に気流を送り込むためのエアー供給口及び筒状押圧部内の切粉を気流とともに吸引するための吸引口が設けられているもので、被加工物にプリロードを加えるとともに、切粉の速やかな回収を図って円滑な穿孔加工を可能にするものである。しかしながら、これら装置、とりわけ特許文献３の装置は、被加工物にプリロードを加え、切粉の速やかな回収をも図れる装置であるが、被加工物保持装置（筒状押圧部及びカバー部で構成）が小型化されておらず、例えば四方が囲まれた狭い部位にプリロードを加えつつ穿孔加工するには不向きな構造となっている。また、これら装置には、ドリルユニットのドリルの取付状態を検知するようなセンサなどはとりつけられておらず、穿孔加工前のドリルの取付状態は専ら目視による確認で行っている。
【特許文献１】実開昭６４−２０９３４
【特許文献２】特開平０１−２２２８０８
【特許文献３】特開２００１−２７７０１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする問題点は、一台の穴明けユニットで穿孔加工が可能な範囲、即ち、穴明けユニットの動作範囲を小さくして当該穴明けユニットの穿孔位置精度の低下を防止する一方、かかる穴明けユニットを移動可能にして効率の良い穿孔加工を可能にする点であり、上記の例では被加工物保持装置を小型化し、ワークの、例えば四方が囲まれた狭い部位にプリロードを加えつつ穿孔加工ができるようにして円滑な穿孔加工を可能にする点である。更には、穿孔加工前に穴明けユニットのドリルの取付状態を目視でなくセンサで自動的に検知して円滑な穿孔加工を可能にする点である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の請求項１に係る自動穿孔装置は、ワークが固定されるテーブルに沿って一対のガイドレールを取り付け、該ガイドレール上を移動する走行装置を設け、該走行装置にドリルモータユニットが取り付けられた多関節ロボットを取り付け、該多関節ロボットを移動させるとともに所定位置に留めて穿孔作業を行わせ、前記多関節ロボットの穿孔動作範囲を狭い範囲に限るようにすることにより、多関節ロボットの動作範囲を小さくして当該多関節ロボットの位置精度の低下を防止する一方、かかる多関節ロボットを移動可能にして効率の良い穿孔加工を可能する。また、本自動穿孔装置によれば、一つのテーブル上での穿孔加工と同時に他のテーブルでのワークの固定を行えるために、更なる稼動効率の向上が図れる。
ところで、本自動穿孔装置においては、各テーブルに固定されるワークは全て同一で、同一の穿孔加工がなされるような場合でも、また、各テーブルごとにワークの形状が異なり、互いに異なる穿孔加工がなされるような場合でも上記作用・効果を得ることができる。
【０００５】
本発明の請求項２に係る自動穿孔装置は、ドリルが取り付けられたドリルモータユニットを、前記ドリルを案内するノーズピースが取り付けられたガイドユニット内に収納可能なように取り付けてなる自動穿孔装置であって、前記ドリルによる穿孔加工後に当該ドリルを前記ガイドユニット内に収納した後、前記ノーズピースから前記ドリルを所定量突出させて前記ドリルの有無を検知するセンサ、例えばレーザーセンサなどを前記ガイドユニットの外側部に設けることにより、穿孔加工前に穴明けユニットのドリルの取付状態を目視でなく自動的にセンサで検知して円滑な穿孔加工を可能にする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の自動穿孔装置は、一台の穴明けユニットで穿孔加工が可能な範囲、即ち、穴明けユニットの動作範囲を小さくして当該穴明けユニットの穿孔位置精度の低下を防止する一方、かかる穴明けユニットを移動可能にして効率のよい穿孔加工をすることができ、また、穿孔加工前に穴明けユニットのドリルの取付状態を目視でなくセンサで自動的に検知して円滑な穿孔加工ができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１の実施形態に係る自動穿孔装置を図１，２を参照して説明する。尚、図１（Ａ）は平面図であり、また、同図（Ｂ）は正面図である。
本自動穿孔装置１は、ワーク２ａ，２ｂが固定される２個のテーブル３ａ，３ｂにこれらテーブル３ａ，３ｂを繋げる一対のガイドレール４を、これらテーブル３ａ，３ｂの長手方向（図１（Ａ）のＸ−Ｘ軸方向）に沿って取り付ける一方、このガイドレール４には、当該ガイドレール４上を移動する走行装置５が配設されている。そして、この走行装置５は、このガイドレール４上を移動する一対の摺動コラム５ａ及びこれら摺動コラム５ａに垂直をなして架け渡される梁板５ｂで構成され、走行装置５の移動に従って梁板５ｂがテーブル３ａ，３ｂの頭上を移動するようになっており、かかる梁板５ｂ上には、ドリルモータユニット６を取り付けた一台の多関節ロボット７が取り付けられている。
ところで、多関節ロボット７は、各リンク間を回り対偶によって組み合せた所謂マニピュレータであり、ドリルモータユニット６は、このような多関節ロボット７の先端に取り付けられ、ワーク２ａ，２ｂの所定部位に穿孔加工を行うものである。
【０００８】
ところで、多関節ロボット７は、走行装置５上をＸ軸方向とは垂直な方向（図１（Ａ）のＹ−Ｙ軸方向）に移動可能にすることもできるが、本実施の形態では、走行装置５の梁板５ｂの中央に停止され、停止状態のときの多関節ロボット７の動作範囲、即ち、ドリルモータユニット６による穿孔加工が可能になる範囲のうちＹ−Ｙ軸方向の範囲は、テーブル３ａ，３ｂをそれぞれカバーするように設定され、上記動作範囲を狭い範囲に限るようにしている。また、本実施の形態では、多関節ロボット７の動作範囲のＸ−Ｘ軸方向の範囲も、テーブル３ａ，３ｂをそれぞれ略カバーするように設定され、動作範囲を狭い範囲に限るようにしており（図１参照）、したがって、走行装置５は、テーブル３ａからテーブル３ｂへの移動及びテーブル３ｂからテーブル３ａへの移動のみに用いられる。
【０００９】
次に、本自動穿孔装置１による穴明け加工の動作を説明する。
本自動穿孔装置１では、ワーク２ａをテーブル３ａに、また、ワーク２ｂをテーブル３ｂに固定する。この場合、例えばワーク２ａをテーブル３ａに固定して穿孔加工を行っているときに、ワーク２ｂをテーブル３ｂに固定する段取りを行ってもよく、このようにすると装置１の稼動効率の向上が図れて好ましい。しかるに、最初に、ワーク２ａの穿孔加工を行う場合には、走行装置５を、ガイドレール４上を移動させてテーブル３ａの所定位置（ワーク２ａに対する穿孔加工をカバーできる位置）に対応するところに位置決めする。かかる位置決めは、サーボモータの制御に加え、ガイドレール４に並行に取り付けられた磁気スケール８からの位置情報から正確な補正がなされる。そして、ワーク２ａに対しドリルモータユニット６による穿孔加工が開始される。かかる穿孔加工に際しては、多関節ロボット７の動作範囲のＸ−Ｘ軸方向及びＹ−Ｙ軸方向の範囲、即ち、ドリルモータユニット６による穿孔加工が可能になる範囲が、テーブル３ａをカバーするように設定され、上記動作範囲を狭い範囲に限るようにしているので、ドリルモータユニット６の穿孔位置精度の低下を防止することができる。ワーク２ａの穿孔加工が完了した後は、テーブル３ｂに固定されたワーク２ｂに対する穿孔加工をするために、走行装置５を、ガイドレール４上を移動させてテーブル３ｂの所定位置（ワーク２ｂに対する穿孔加工をカバーできる位置）に対応するところに上述と同様にして位置決めする。そして、ワーク２ｂに対する穿孔加工が開始される。このように、上記動作範囲を狭い範囲に限るようにしてドリルモータユニット６の穿孔位置精度の低下を防止する一方、かかるドリルモータユニット６を走行装置５によって移動可能にすることにより、穿孔加工が効率良く行えるようになる。
【００１０】
本発明の第２の実施形態に係る自動穿孔装置を図３を参照して説明する。
本自動穿孔装置１０は、図３に示すように、ドリル６ａが取り付けられた上記ドリルモータユニット６と、このドリル６ａを案内するノーズピース１１が取り付けられたガイドピース（ガイドユニット）１２とを備え、ドリルモータユニット６がガイドピース１２内を当該ガイドピース１２に応動可能なように取り付けられている。
ノーズピース１１は、中空円筒の径大部材１１ａと、この径大部材１１ａの下端中央に連設された中空円筒の径小部材、即ち、ドリルガイド１１ｂとで構成され、径大部材１１ａの上部がガイドピース１２の端部部材１２ａに、例えばねじ込まれている。また、ガイドピース１２は、中空円筒の上記端部部材１２ａと、この端部部材１２ａの上端に連設された中空略円筒の基部部材１２ｂとで構成され、端部部材１２ａと当該端部部材１２ａよりやや大きめ外径を有する基部部材１２ｂとは、これらの中心軸が一致するように連設されている。そして、端部部材１２ａの外周部（外側部）に突設して取付金具１３が取り付けられ、この取付金具１３に、後に詳述する上記ドリル６ａの有無を検知するレーザーセンサ１４が当該ドリル６ａの軸芯に対し所定傾斜角をなして取り付けられ、レーザーの照射光は、ドリル６ａの先端近傍に向けられている。
尚、１２ｃは、エアの吸引口であり、かかる吸引口１２ｃは、供給口（図示せず）から送り込まれたエアを穿孔加工で生じた切り屑とともに排出するためのものである。
【００１１】
次に、本自動穿孔装置１０による穿孔加工の動作を図３を参照して説明する。尚、同図においては、本自動穿孔装置１０の動作における、ガイドピース１２に応動するドリルモータユニット６の位置をドリル６ａの位置で簡略化して示している。
本自動穿孔装置１０では、穿孔加工前のガイドピース１２及びドリルモータユニット６は、それらの機械原点でそれぞれ停止している。ガイドピース１２の機械原点は、ノーズピース１１の下端、即ち、ドリルガイド１１ｂの下端がワーク２ｃから上方に距離Ｓだけ離隔した位置であり、また、ドリルモータユニット６の機械原点は、そのドリル６ａの先端がガイドピース１２内の、ワーク２ｃから上方に距離Ａだけ離隔した位置である。
穿孔加工に際しては、まず、ガイドピース１２を、ドリルガイド１１ｂの下端がワーク２ｃに当接し、かかる当接によって所定以上の圧力が加わるまで下降させる。そして、所定値の圧力が加わると、ドリルモータユニット６がガイドピース１２内を下降するとともに、ドリル６ａがドリルガイド１１ｂに案内されつつ下降してワーク２ｃに穿孔加工を行う。穿孔加工の完了後は、ドリルモータユニット６を上昇させ、そのドリル６ａをガイドピース１２内に戻すとともに、ガイドピース１２も上昇させる。そして、ドリルモータユニット６及びガイドピース１２を上記機械原点にそれぞれ停止させる。しかる後、ドリルモータユニット６を下降させてそのドリル６ａをドリルガイド１１ｂから突出させ、当該ドリル６ａの先端がワーク２ｃから上方に距離Ｂだけ離隔した位置で停止する。すると、ドリル６ａの先端近傍にレーザーセンサ１４からのレーザー光が照射され、ドリル６ａの有無を検知する。このとき、ドリル６ａを検知した場合には、ガイドピース１２（及びドリルモータユニット６）を、次の穿孔加工を行うべく水平移動し当該次の穿孔位置において、上述と同様に、ガイドピース１２を、ドリルガイド１１ｂの下端がワーク２ｃに当接し、かかる当接によって所定値の圧力が加わるまで下降させ、所定値の圧力が加わると、ドリルモータユニット６がガイドピース１２内を下降するとともに、ドリル６ａがドリルガイド１１ｂに案内されつつ下降してワーク２ｃに穿孔加工を行う。一方、ドリル６ａを検知しない場合には、以後の穿孔加工を中止し、ガイドピース１２及びドリルモータユニット６は、それらの機械原点にそれぞれ移動して停止し、図示しない表示装置にドリル６ａが検出されないことを表示する。このとき音により作業者に知らせるようにしてもよい。そして、ドリル６ａを交換後、残りの穿孔加工を継続する。
このように、穿孔加工前にドリル６ａの有無を自動的にレーザーセンサ１４で検知することにより、円滑な穿孔加工が行えるようになる。
【００１２】
次に、図４に示す自動穿孔装置２０について説明する。
本自動穿孔装置２０は、上記装置１０とほぼ同様に、ドリル６ａが取り付けられた上記ドリルモータユニット（図示せず）と、このドリル６ａを案内するノーズピース２１が取り付けられたガイドピース２２とを備え、ドリルモータユニットがガイドピース２２内を当該ガイドピース２２に応動可能なように取り付けられているが、本自動穿孔装置２０では、同図に示すように、ノーズピース２１のドリルガイド２３（上記装置１０におけるノーズピース１１のドリルガイド１１ｂに相当する部材）が、上下方向に移動可能に、且つ、スプリング２４により下方に付勢して取り付けられている。
具体的には、ドリルガイド２３は、細長な中空の小円筒部材２３ａと、この小円筒部材２３ａの上端に鍔状に設けられた薄平な中空の円筒部材２３ｂで構成されるとともに、小円筒部材２３ａの下端に細短な中空のプラスチック製弾性部材２５が突出する態様で取り付けられている。ところで、本実施の形態では、かかる弾性部材２５の内径は、小円筒部材２３ａのそれより大きく、したがって、この弾性部材２５の突出部位には広めの内部空間２５ａが形成される。そして、この内部空間２５ａの下端部内壁（弾性部材の、ワークとの当接端部の内壁）には、テーパ加工部２５ｂが設けられている。これにより、切り屑の排出がスムーズになるとともに、切り屑によってワーク２ｄにキズ付けられる不具合を低減できる。
【００１３】
一方、ノーズピース２１は、その外周に鍔部２１ａを有する中空円筒部材で、当該中空円筒部材の下部には、広めの開口口を有した凹溝状の空間２１ｂが設けられている。かかる空間２１ｂ内に上記ドリルガイド２３の円筒部材２３ｂ側が挿入され、ドリルガイド２３は、止めリング２６でこの空間２１ｂ内から脱落しないように配されており、また、この空間２１ｂ内に配設された上記スプリング２４により下方に付勢されている。尚、２１ｃ，２１ｄは、ノーズピース２１の中心位置の中空部に連通するエア通路である。
このようにしてドリルガイド２３が取り付けられたノーズピース２１を、ガイドピース２２の下端部の、Ｏリング２７が取り付けられた凹溝２２ａに差し込み、その鍔部２１ａをガイドピース２２の下端部の端面に当接させてから当該ノーズピース２１を、本実施の形態では９０゜回転させ、ガイドピース２２の下端部に予め取り付けられている止めネジ２８により固定する。尚、２９は、ガイドピース２２の側壁にねじ込まれる管継手であり、かかる管継手２９は、上記エア通路２１ｃ，２１ｄに連通している。また、３０は、管継手に螺着されるエア供給ホースであり、３１は、ガイドピース２２の中心位置の中空部に連通して配設されるエア吸引管である。
【００１４】
次に、本自動穿孔装置２０による穿孔加工の動作を図４を参照して説明する。
本自動穿孔装置２０においても、上記装置１０と同様に、穿孔加工前のガイドピース２２及びドリルモータユニットは、それらの機械原点でそれぞれ停止している。
しかるに、穿孔加工に際しては、まず、ガイドピース２２を下降させると、ドリルガイド２３の弾性部材２５の下端がワーク２ｄに当接するが、当接後もスプリング２４の付勢力に抗して下降させる。そして、かかる下降によってガイドピース２２が受ける反力が所定値になると、ドリルモータユニット６がガイドピース２２内を下降するとともに、ドリル６ａがドリルガイド２３に案内されつつ下降してワーク２ｄに穿孔加工を行う。本自動穿孔装置２０では、かかる穿孔加工に際しては、ドリルガイド２３の弾性部材２５により穿孔加工部位周りを均一な圧力でもって局部的にプリロードを加えつつ行えるので、精確な穿孔加工が可能になる。また、切り屑が弾性部材２５のテーパ加工部２５ｂの傾斜面に沿ってスムーズに排出されるようになっているので、切り屑によってワーク２ｄがキズ付けられる不具合は低減し、しかも、エア供給ホース３０からエア通路２１ｂ，２１ｃを介して送られて来るエアによって上記切り屑が舞い上げられ、舞い上げられた切り屑がエア吸引管３１に吸引されて排出されるので、上記不具合の低減の更なる向上が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
近時、種々の理由から多関節ロボットを使用して穿孔加工を行うことが多く見受けられるが、本発明のように多関節ロボットの動作範囲を小さくして当該多関節ロボットの穿孔位置精度の低下を防止する一方、かかる多関節ロボットを移動可能にして効率の良い穿孔加工を可能にして、従来の多関節ロボットに改良を加えたところが利用価値が高いと言える。また、多関節ロボットによる穿孔加工は自動でなされるが、本発明のように穿孔加工前にドリルの取付状態を自動的に検知できるようにしたところは、円滑な穿孔加工のためには利用価値が高いと言える。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る自動穿孔装置の構成図である。
【図２】図１のＰ矢視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る自動穿孔装置の構成図である。
【図４】本発明の自動穿孔装置のノーズピースとドリルガイドの詳細図である。
【符号の説明】
【００１７】
１，１０，２０      自動穿孔装置
２ａ〜２ｄ          ワーク
３ａ，３ｂ          テーブル
４                  ガイドレール
５                  走行装置
６                  ドリルモータユニット
６ａ                ドリル
７                  多関節ロボット
１１                ノーズピース
１２                ガイドピース（ガイドユニット）
１４                レーザーセンサ（センサ）
２３                ドリルガイド
２５                弾性部材
２５ｂ              テーパ加工部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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